KR102374020B1

KR102374020B1 - 비구면 엘이디 렌즈 제조용 스크류실린더 구조체

Info

Publication number: KR102374020B1
Application number: KR1020210164041A
Authority: KR
Inventors: 박종대
Original assignee: 주식회사 제이앤디테크
Priority date: 2021-11-25
Filing date: 2021-11-25
Publication date: 2022-03-14
Anticipated expiration: 2041-11-25

Abstract

본 발명은 노즐의 배출구가 메인유로와 보조유로로 형성되어 금형 내의 캐비티에 수지가 골고루 공급되도록 하여 기공발생을 방지하므로 제춤의 불량률을 최소화할 수 있고, 노즐의 고정부를 통해 노즐과 사출실린더를 견고하게 결합하여 수지가 외부로 유출되는 현상을 원천적으로 차단하여 안정적인 작동을 구현할 수 있는 비구면 엘이디 렌즈 제조용 스크류 실린더 구조체에 관한 것이다.

Description

비구면 엘이디 렌즈 제조용 스크류실린더 구조체{Cylinder structrue for manufacturing the aspheric LED lens}

본 발명은 비구면 엘이디 렌즈 제조용 스크류실린더 구조체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차용 엘이디 렌즈 사출성형에 적합한 비구면 엘이디 렌즈 제조용 스크류실린더 구조체에 관한 것이다.

일반적으로 광학계를 구성하는 광학 렌즈로는 구면 렌즈와 비구면 렌즈가 있다. 구면 렌즈는 중심부와 주변부에서 맺는 초점 위치가 다르므로 화상의 선명도를 해치는 구면수차가 발생하게 되며, 이러한 수차는 렌즈를 통하여 얻어지는 결상을 불명확하게 하거나 원래의 상을 변형시킴으로서 렌즈의 광학적 특성을 저하시키게 된다.

이에 반하여 비구면렌즈는 우수한 광학성능 및 영상품질이 가능하므로 광학부품의 경량화와 아울러 비용이 절감된다는 장점이 있어, 이에 대한 생산공정의 개발이 요구되고 있다.

상기 비구면렌즈는 사출성형기를 통해 성형되며, 일반적인 사출성형기에서는, 고체상태의 수지 알갱이를 배럴(barrel) 내에 설치된 스크류의 회전에 의한 기계적인 에너지와 배럴 외부에 장착된 히터(heater)에 의한 열에너지에 의해 용융시키고, 용융된 수지를 스크류에 의해 이송하면서 금형 내로 주입, 고화시켜 원하는 형상의 제품을 얻어낸다.

종래의 스크류는 후단으로부터 선단까지 순차적으로 공급부, 압축부, 계량부의 세부분으로 이루어지며, 그 각부분에는 동일한 외경의 나선형 플라이트가 연속하여 형성되어 있다.

한편, 최근 LCD 도광판이나 렌즈를 사출 성형할 때 원재료로 광학용 수지인 PMMA 수지가 사용되고 있다. 그런데, PMMA 수지는 비결정 수지로서 그 특성상 외부열에 민감하게 반응하여, 스크류 동작 시에 탄화로 인하여 완성된 제품에 흑점이 발생하거나, 열화로 인하여 제품이 누렇게 변색되는 황변 현상이 발생하는 문제점이 있다.

이와 같은 탄화 및 황변 현상의 주요한 원인은 광학용 PMMA 수지가 갖고 있는 강한 취성(脆性) 및 과다한 스크류 압축량에 있다.

대한민국 등록특허 제10-1034209호(2011.05.12. 공고)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 노즐의 배출구가 메인유로와 보조유로로 형성되어 금형 내의 캐비티에 수지가 골고루 공급되도록 하여 기공발생을 방지하므로 제춤의 불량률을 최소화할 수 있는 비구면 엘이디 렌즈 제조용 스크류 실린더 구조체를 제공함에 있다.

또한 본 발명에 의하면, 노즐의 고정부를 통해 노즐과 사출실린더를 견고하게 결합하여 수지가 외부로 유출되는 현상을 원천적으로 차단하여 안정적인 작동을 구현할 수 있는 비구면 엘이디 렌즈 제조용 스크류 실린더 구조체를 제공함에 있다.

본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 비구면 엘이디 렌즈용 스크류 실린더 구조체에 있어서, 호퍼를 통해 수지를 내부로 공급하기 위에 일정 길이로 형성되는 사출실린더; 상기 사출실린더의 선단부에 고정되어 금형부로 수지를 공급하는 노즐; 상기 사출실린더의 내부에 장착되며 호퍼를 통해 공급되어 용융된 수지를 사출실린더 전방에 고정된 노즐을 통해 금형부로 공급하는 스크류를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 노즐은, 전방에 배출구가 형성되는 팁부; 상기 팁부의 후방에 형성되어 팁부를 사출실린더에 고정시키는 고정부가 구비되며,

상기 배출구는, 중앙에 형성되는 메인유로; 상기 메인유로의 양측에 형성되는 보조유로가 구비되며, 상기 보조유로는 메인유로보다 작은 직경으로 형성되어 메인유로보다 작은량의 수지가 공급되도록 하고, 상기 배출구 전방의 직경은 후방의 직경보다 좁게 형성되어 용융된 수지의 공급속도를 빠르게 하며, 상기 노즐에는 금형부가 맞닿아 있으며, 메인유로는 금형부의 내부와 연통되고, 상기 금형부에는 보조유로와 연통되어 용융된 수지가 캐비티 측으로 공급되도록 하는 공급유로가 형성되며, 상기 공급유로는 일정 각도 휘어지도록 형성되어 용융된 수지가 사출공간으로 균일하게 공급되면서 기공 발생을 방지하게 되고,

상기 고정부는, 상기 팁부의 단부에 형성되는 고정결합편;

상기 고정결합편과 사출실린더의 선단부 사이에 장착되는 2중 구조의 패킹; 상기 패킹 사이에 장착되어 패킹의 센터를 용이하게 맞추게 하는 오링; 상기 사출실린더의 선단부에 결합되며 고정결합편의 후단부에 나사체결되는 조인트가 구비되며, 상기 조인트의 선단부에 형성되어 조인트의 나사체결시 패킹을 노즐의 팁부 측으로 가압하여 밀폐력을 높이는 가압편이 더 구비되고,

상기 사출실린더의 선단부 외주면에는 일정 각도 경사진 밀착안내면이 형성되고, 상기 노즐의 팁부 내측면에는 밀착안내면과 대응하는 각도로 밀착면이 형성되며, 상기 노즐이 사출실린더에 고정될 때, 밀착면이 밀착안내면에 밀착되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 노즐의 배출구가 메인유로와 보조유로로 형성되어 금형 내의 캐비티에 수지가 골고루 공급되도록 하여 기공발생을 방지하므로 제춤의 불량률을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 의하면, 노즐의 고정부를 통해 노즐과 사출실린더를 견고하게 결합하여 수지가 외부로 유출되는 현상을 원천적으로 차단하여 안정적인 작동을 구현할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명인 스크류 실린더 구조체의 단면구성도이다.
도 2는 본 발명인 노즐의 배출구와 금형을 나타낸 확대단면도이다.
도 3은 본 발명인 배출구의 정단면도이다.
도 4는 도 1의 'A'부를 확대한 단면도이다.
도 5는 본 발명인 실린더의 선단부와 노즐 내측면의 결합상태를 나타낸 단면도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에 기재된 실시 예는 다양하게 변형될 수 있다. 특정한 실시예가 도면에서 묘사되고 상세한 설명에서 자세하게 설명될 수 있다. 그러나 첨부된 도면에 개시된 특정한 실시 예는 다양한 실시 예를 쉽게 이해하도록 하기 위한 것일 뿐이다. 따라서 첨부된 도면에 개시된 특정 실시 예에 의해 기술적 사상이 제한되는 것은 아니며, 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 균등물 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성요소들은 상술한 용어에 의해 한정되지는 않는다. 상술한 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

한편, 본 명세서에서 사용되는 구성요소에 대한 "모듈" 또는 "부"는 적어도 하나의 기능 또는 동작을 수행한다. 그리고 "모듈" 또는 "부"는 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 기능 또는 동작을 수행할 수 있다. 또한, 특정 하드웨어에서 수행되어야 하거나 적어도 하나의 프로세서에서 수행되는 "모듈" 또는 "부"를 제외한 복수의 "모듈들" 또는 복수의 "부들"은 적어도 하나의 모듈로 통합될 수도 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

그 밖에도, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그에 대한 상세한 설명은 축약하거나 생략한다.

도 1은 본 발명인 스크류 실린더 구조체의 단면구성도이다.

본 발명은 비구면 엘이디 렌즈용 스크류 실린더 구조체에 있어서, 호퍼(110)를 통해 수지를 내부로 공급하기 위에 일정 길이로 형성되는 사출실린더(100); 상기 사출실린더(100)의 선단부에 고정되어 금형부(10)로 수지를 공급하는 노즐(200); 상기 사출실린더(100)의 내부에 장착되며 호퍼(110)를 통해 공급되어 용융된 수지를 사출실린더(100) 전방에 고정된 노즐(200)을 통해 금형부(10)로 공급하는 스크류(300)를 포함하여 구성된다.

상기 사출실린더(100)는 일정 길이로 형성되면서 내부가 관통되어 있으며, 후단부 상부에는 수지를 공급하는 호퍼(110)가 구비된다.

상기 노즐(200)은 팁부(210)와 고정부(230)로 이루어지며, 상기 팁부(210)는 전방으로 갈수록 좁아지는 경사진 구조로 형성되며, 전방에는 배출구(220)가 형성되어 용융된 수지를 금형부(10)로 공급하게 된다.

여기서 상기 배출구(220)는 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 메인유로(221)와 보조유로(22)로 형성되며, 메인유로(221)는 팁부(210) 선단부의 중앙에 관통형성되고, 보조유로(222)는 메인유로(221)의 양측 또는 메인유로(221)를 중심으로 하여 방사상으로 형성된다.

상기 보조유로(222)는 메인유로(221)보다 작은 직경으로 형성되어 메인유로(221)를 통해 공급되는 수지의 양보다 보조유로(222)를 통해 공급되는 수지의 양이 작다.

상기 팁부(210)에 형성된 메인유로(221) 전방의 직경은 후방의 직경보다 작게 형성되어 용융된 수지가 금형부(10) 측으로 빠르게 공급된다.

여기서 상기 금형부(10)는 노즐의 선단부와 맞닿아 있어 배출구(220)를 통해 공급되는 용융된 수지가 금형부(10) 측으로 공급될 수 있다.

상기 금형부(10)는 고정금형(11), 이동금형(12) 및 이동금형(12)을 작동시키는 작동실린더(미도시)로 이루어진다.

상기 고정금형(11)의 내부에는 용융된 수지가 채워지는 캐비티(13)가 형성된다.

상기 금형부(10)의 고정금형(11)에는 용융된 수지가 공급되도록 메인유로(221)가 팁부(210)의 선단부에 걸쳐 형성된다.

상기 고정금형(11)에는 메인유로(221)를 중심으로 양측 또는 방사상으로 공급유로(223)가 형성되어 보조유로(222)와 연통되며, 상기 공급유로(223)는 캐비티(13)의 가장자리 측으로 용융된 수지가 공급될 수 있도록 일정 각도 휘어지도록 형성되어 사출공간인 캐비티(13)로 균일하게 공급될 수 있게 함과 동시에 기공 발생을 방지할 수 있게 되므로 제품의 불량률을 현저하게 낮출 수 있게 된다.

또한, 도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 고정부(230)는 노즐(200)을 사출실린더(100)에 고정시키기 위한 것으로, 팁부(210)의 후방 단부에 고정결합편(231)이 형성된다.

상기 고정결합편(231) 내측으로는 사출실린더(100)의 선단부가 결합되며, 상기 고정결합편(231) 내측면과 사출실린더(100)의 선단부 외측면에는 밀폐력을 극대화할 수 있도록 2중 구조를 형성하는 2개의 패킹(232)이 장착되며, 상기 패킹(232) 사이에는 마찰계수가 작은 소재를 이루어진 오링(233)이 장착된다.

상기 사출실린더(100)의 선단부와 고정결합편(231)의 후단부에는 조인트(234)가 체결되어 노즐(200)과 실린더(100)를 고정시키게 된다.

여기서 상기 조인트(234)의 선단부에는 패킹(232)와 밀착되는 가압편(235)이 더 형성될 수 있으며, 상기 가압편(235)은 조인트(234)의 나사체결시 패킹(232)을 후방에서 전방으로 가압하여 밀폐력을 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 사출실린더(100)의 선단부 외주면에는 일정 각도로 경사지게 형성되는 밀착안내면(400)이 더 구비되며, 상기 노즐(200)의 팁부(210) 내측면에는 밀착안내면(400)과 대응하는 각도로 형성되는 밀착면(410)이 구비된다.

상기 사출실린더(100)에 노즐(200)을 결합하여 고정할 때, 팁부(210) 내측에 형성된 밀착면(410)이 사출실린더(100)의 선단부에 형성된 밀착안내면(410)에 밀착되므로 노즐(200)과 사출실린더(100)와의 결합을 더욱 견고하게 할 수 있게 된다.

또한, 상기 사출실린더(100)의 내부에 장착되는 스크류(300)는 호퍼(110)를 통해 공급되는 수지를 금형부(10) 측으로 이송시키게 된다.

상기 스크류(300)는 사출실린더(100) 내측에서 길이방향으로 형성되는 샤프트(310), 상기 샤프트(310)의 외주면에는 소정의 외경을 갖는 나선형 플라이트(320)가 구비된다.

상기 스크류(300)의 선단부에는 헤드(330)가 결합되며, 상기 헤드(330)에는 역류방지를 위한 체크링(340)이 결합된다.

입자형태의 수지가 호퍼(110)를 통해 사출실린더(100) 내부로 공급되면, 스크류(300)가 회전하고 히터가 가동됨으로써 수지는 스크류(300)의 회전에 의해 발생하는 전단열과 열에 의하여 용융되며, 용융된 수지는 플라이트(320)를 따라 이송되어 헤드(330)의 앞쪽에 쌓이게 된다.

이때 스크류(300)는 회전과 동시에 후진하면서 수지를 헤드(330) 방향으로 이송시키고, 헤드(330) 앞쪽에 미리 설정된 양만큼 수지가 채워지게 되면, 스크류(300)는 회전을 멈추고 성형조건과 맞는 압력과 속도로 전진하며, 노즐(200)의 배출구(220)를 통해 용융된 수지를 금형부(10) 내부로 주입한다.

상기 금형부(10)로 용융된 수지가 공급될 때, 배출구(220)의 중앙부에 형성된 메인유로(221)를 통해 수지의 대부분인 70%가 공급되고, 보조유로(222)를 통해 나머지인 30%가 공급된다.

이때, 상기 메인유로(221)는 전방이 후방보다 좁게 형성되어 있어서 스크류(300)에 의해 공급되는 수지가 빠른 속도로 금형부(10) 측으로 공급된다.

또한, 상기 보조유로(222)는 고정금형(11)에 형성된 공급유로(223)와 연통되어 있으므로 공급유로(223)를 통해 금형부(10)의 캐비티(13)에 공급된다.

여기서 상기 공급유로(223)는 캐비티(13)의 가장자리 측으로 일정 각도 휘어지도록 형성되어 있으므로 용융된 수지가 캐비티(13)의 일측에 편중되지 않고 균일하게 공급될 뿐 아니라 렌즈불량의 원인이 되는 기공발생을 방지할 수 있게 된다.

상기 스크류(300)는 수지가 공급되는 후단부터 선단까지 순차적으로 공급부(LM), 압축부(LC), 계량부(LF)의 3부분으로 구획된다.

상기 스크류(300)에 형성된 플라이트(320)의 외경은 동일하며, 스크류(300)의 샤프트(310) 직경은 공급부(LM)가 가장 작고, 압축부(LC)에서는 선단으로 갈수록 점차 증가하며, 계량부(LF)의 직경이 가장 크게 형성된다.

상기 공급부(LM)는 고체상태 또는 일부가 용융된 수지를 전방으로 보내기 위한 부분이며, 수지는 용융점 근처까지 데워져 있다. 또한, 온도설정은 너무 높아도 안되고 공급을 위한 최고효율의 온도설정이 필요하다.

상기 압축부(LC)는 공급되어오는 수지의 입자와 입자 사이에는 간격이 있어 수지가 용융되면 체적이 반으로 줄어들게 되며, 이러한 체적감소를 보충하기 위해 수지가 통과하는 공간을 좁히게 된다.

즉, 스크류(300)의 플라이트(320) 깊이를 얕게하고 용융된 수지의 압축과 발열효과를 높여 수지압력을 올려 공기 및 수지에 포함되어 있는 수분, 가스 등을 호퍼(110) 측으로 되돌리는 역할을 하게 된다.

상기 계량부(LF)는 플라이트(320)의 나사홈이 가장 얕은 부분으로 수지는 큰 전단력이 더해지고 자기발열을 동반하여 균질한 온도까지 올릴수 있다. 수지의 혼합 및 분산으로 마스터배치, 드라이컬러 등의 균일한 분산, 특성향상. 일정량의 수지를 노즐(200) 측으로 보내는 역할을 하게 된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 될 것이다.

100: 사출실린더
110: 호퍼
200: 노즐
210: 팁부
220: 배출구
230: 고정부
300: 스크류
310: 샤프트
320: 플라이트
400: 밀착안내면
410: 밀착면

Claims

비구면 엘이디 렌즈용 스크류 실린더 구조체에 있어서,
호퍼(110)를 통해 수지를 내부로 공급하기 위에 일정 길이로 형성되는 사출실린더(100);
상기 사출실린더(100)의 선단부에 고정되어 금형부(10)로 수지를 공급하는 노즐(200);
상기 사출실린더(100)의 내부에 장착되며 호퍼(110)를 통해 공급되어 용융된 수지를 사출실린더(100) 전방에 고정된 노즐(200)을 통해 금형부(10)로 공급하는 스크류(300)를 포함하며,
상기 노즐(200)은,
전방에 배출구(220)가 형성되는 팁부(210);
상기 팁부(210)의 후방에 형성되어 팁부(210)를 사출실린더(100)에 고정시키는 고정부(230)가 구비되며,
상기 배출구(220)는,
중앙에 형성되는 메인유로(221);
상기 메인유로(221)의 양측에 형성되는 보조유로(222)가 구비되며,
상기 보조유로(222)는 메인유로(221)보다 작은 직경으로 형성되어 메인유로(221)보다 작은량의 수지가 공급되도록 하고, 상기 메인유로(221) 전방의 직경은 후방의 직경보다 좁게 형성되어 용융된 수지의 공급속도를 빠르게 하며,
상기 노즐(200)에는 금형부(10)가 맞닿아 있으며, 메인유로(221)는 금형부(10)의 내부와 연통되고, 상기 금형부(10)에는 보조유로(222)와 연통되어 용융된 수지가 금형부(10)의 캐비티(13) 측으로 공급되도록 하는 공급유로(223)가 형성되며,
상기 공급유로(223)는 캐비티(13)의 가장자리 측으로 용융된 수지가 공급될 수 있도록 일정 각도 휘어지도록 형성되어 용융된 수지가 사출공간으로 균일하게 공급되면서 기공 발생을 방지하게 되고,
상기 고정부(230)는,
상기 팁부(210)의 단부에 형성되는 고정결합편(231);
상기 고정결합편(231)과 사출실린더(100)의 선단부 사이에 장착되는 2중 구조의 패킹(232);
상기 패킹(232) 사이에 장착되어 패킹(232)의 센터를 용이하게 맞추게 하는 오링(233);
상기 사출실린더(100)의 선단부에 결합되며 고정결합편(231)의 후단부에 나사체결되는 조인트(234)가 구비되며,
상기 조인트(234)의 선단부에 형성되어 조인트(234)의 나사체결시 패킹(232)을노즐(200)의 팁부(210) 측으로 가압하여 밀폐력을 높이는 가압편(235)이 더 구비되고,
상기 사출실린더(100)의 선단부 외주면에는 일정 각도 경사진 밀착안내면(400)이 형성되고,
상기 노즐(200)의 팁부(210) 내측면에는 밀착안내면(400)과 대응하는 각도로 밀착면(410)이 형성되며, 상기 노즐(200)이 사출실린더(100)에 고정될 때, 밀착면(400)이 밀착안내면(410)에 밀착되는 것을 특징으로 하는 비구면 엘이디 렌즈 제조용 스크류 실린더 구조체.
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